• Mécanismes neuronaux qui sous-tendent la perception visuelle
• Plasticité neuronale, substitution sensorielle et vision résiduelle
• Vieillissement normal et physiopathologique

Au cours des dernières années, les techniques d'imagerie telles que les potentiels évoqués visuels, la tomographie à émission de positron et l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle ont permis de visualiser des fonctions cérébrales de sujets humains normaux ou souffrant d'une pathologie cérébrale lors de tâches de discrimination visuelle.

L’axe cerveau et perception a décidé de développer davantage le secteur de l'imagerie compte tenu de son importante contribution dans la compréhension des mécanismes qui sous-tendent les processus visuels normaux et pathologique chez l’homme. Les divers projets décrits ci-dessous feront appel à ces techniques modernes d’investigation auxquelles viendront s’ajouter des approches complémentaires de nature électrophysiologique, psychophysique, pharmacologique, comportementale, neuro-anatomique et biochimique.

Réseau de barre
(1er ordre) qui
est optimal dans
un modèle
linéaire de
champ récepteur (les limites
du champ récepteur sont
superposées).

Mécanismes neuronaux qui
sous-tendent la perception visuelle

Compte tenu de l’importance du mouvement dans la vie de tous les jours, les membres de l’axe étudient quelles sont les voies nerveuses et les structures responsables de l'analyse du mouvement tel que perçu lors de la locomotion. L’analyse du flux optique créée lors du déplacement vers l’avant est essentielle au comportement visuo-moteur normal des individus et par conséquence à leur autonomie. En plus, les membres de l’axe étudie les mécanismes de deuxième-ordre qui permettent la perception cohérente du mouvement des objets qui nous entoure, perception qui nécessite une intégration d’indices locaux au niveau cortical et sous-cortical. D’autres travaux sont effectués afin de déterminer la fonction des systèmes parvo et magnocellulaires chez des sujets normaux et des sujets atteints de pathologies telles que l’amblyopie et le strabisme.

Stimulus de
second ordre
qui ne pourra
pas activer
un champ
récepteur
linéaire.

Plasticité neuronale, substitution
sensorielle et vision résiduelle

On sait maintenant que, suite à un traumatisme, le cerveau visuel peut se réorganiser et permettre ainsi au sujet cérébrolésé de recouvrer certaines fonctions sensorielles. Cette plasticité du cerveau est présente chez l’enfant et dans une moindre mesure chez l’adulte. Des travaux sont réalisés afin de déterminer la nature des neurones et des voies visuelles qui résistent aux traumatismes et afin d’évaluer l’impact des neurotrophines sur la survie des neurones du cerveau lésé. Les travaux actuels portent sur les cellules ganglionnaires de la rétine après la lésion du cortex visuel primaire. L’approche neuroanatomique permettra de déterminer l’action des neurotrophines sur le taux de survie des neurones rétiniens, le type cellulaire de ces derniers et la nature des voies rétinofuges qui survivent. En parallèle, l’approche électrophysiologique nous permettra de déterminer l’état fonctionnel de ces neurones et des voies qui y sont associées. Grâce à ces travaux, nous seront en mesure d’identifier les facteurs neurotrophiques qui permettent la survie des cellules ganglionnaires de la rétine et les facteurs favorisant l'établissement de nouvelles connexions.

Des membres de l’axe poursuivent leur travaux sur les mécanismes qui sous-tendent la substitution sensorielle. Ainsi, les chercheurs de l’axe ont récemment démontré que de jeunes animaux dont le cortex visuel était lésé à la naissance, donc théoriquement aveugles, parvenaient néanmoins à se diriger visuellement dans un labyrinthe à l’age adulte.

< Projections de
la rétine vers le thalamus de hamsters adultes ayant montré
une substitution sensorielle.
Les micro- photographies vidéos illustrent les projections rétino-MG (A et
C) et retino-LP
(B et D).

Une manipulation chirurgicale sélective a permis de réorienter les circuits nerveux partant de la rétine vers le cortex auditif ! D’autres études chez l’humain ont montré que les patients aveugles avait une meilleur capacité à localiser les sons dans l’espace. Il est vraisemblable que le cortex visuel de ces aveugles intervient dans cette tâche. Ainsi, il est maintenant clair que les zones du cerveau ne recevant pas leurs messages normaux sont capables de se réorganiser et de participer au contrôle d’autres fonctions sensorielles. Ces travaux pourront nous permettre un jour de favoriser l’émergence de nouvelles fonctions dans une région corticale considérée, à tort, comme étant devenue inactive.

< Hamster réalisant un test
de discrimination visuelle.

Finalement, les membres poursuivent leur évaluation des fonctions résiduelles chez des patients cérébrolésés. Des approches psychophysiques seront utilisées pour déterminer la nature des fonctions visuelles épargnées selon l’âge, l’étendue et le site des lésions corticales. Des études basées sur l’imagerie cérébrale sont réalisées pour déterminer les voies nerveuses impliquées dans le maintien des fonctions visuelles et les régions responsables des mouvements oculaires associés à la vision résiduelle, ainsi que pour documenter les troubles oculomoteurs associés à certaines lésions thérapeutiques (ex: patients épileptiques).

Vieillissement normal
et physiopathologique

Lors du vieillissement, il peut survenir une diminution importante des capacités visuelles. Ces troubles sensoriels peuvent réduire considérablement l'autonomie de la personne, nécessitant alors des interventions et une prise en charge par l'état et la famille à des coûts considérables. Il est donc important sinon essentiel de connaître les mécanismes nerveux fondamentaux qui sous-tendent le vieillissement normal et physiopathologique du système visuel (et par extension du cerveau) afin de permettre le développement d'outils diagnostiques et de stratégies thérapeutiques appropriés.

La fonction visuelle des personnes âgées saines est évaluée en profondeur par des approches psychophysiques et par l’imagerie fonctionnelle: la discrimination des formes, couleurs et du mouvement (particulièrement le flux optique puisque la locomotion est un facteur important d’autonomie) sont étudiées. En parallèle, la fonction visuelle de patients atteints de certaines pathologies est étudiée, en particulier, celles provoquant des dysfonctions attentionnelles et de la négligence visuelle. Les résultats de ces travaux nous permettront de développer des outils pour l’apprentissage visuel et la réhabilitation comportementale des fonctions visuelles.

Finalement, des travaux sont réalisés afin de déterminer le rôle des neurotransmetteurs et neuromodulateurs dans la fonction visuelle et leur impact dans les déficits sensoriels associés aux maladie dégénératives telles que la maladie de Parkinson et la maladie d’Alzheimer. Compte tenu du vieillissement de la population, l’incidence des maladies neurodégénératives augmente et il est essentiel de déterminer les mécanismes qui provoquent les pertes sensorielles observées chez ces patients afin de pouvoir développer des outils thérapeutiques permettant d’améliorer leur qualité de vie.

< Le système visuel peut être étudié par des techniques neuro-anatomique et électro physiologique. Cette photo
montre des
cellules amacrines dopaminergiques de la rétine. Un potentiel d’action, c’est-à-dire une impulsion électrique émise par un neurone,
est superposé.